摘 要

集城际铁路、地铁、公路等为一体的综合交通枢纽得到广泛发展，但其造成的舒适度问题日益引起人们的关注。因此，本文以武汉天河机场T3航站楼为研究对象，结合国内外研究成果，采用数值模拟的方法系统研究此类结构的振动响应规律。具体内容如下：

1. 综合论述列车振动荷载及轨道交通所致周围建筑物振动的国内外研究现状，分析目前研究中存在的问题，提出本文的研究方法和内容。
2. 分析并截取T3航站楼主体结构中某典型区段，运用有限元分析软件ANSYS，建立T3航站楼土体-隧道-上部结构整体二维有限元模型。
3. 在建立的二维有限元模型中的特定加载点进行列车荷载加载，得到各楼层楼板跨中点的加速度，并分别从时域、频域和振级三方面进行结构振动响应规律分析。

最后，归纳全文得出结论，并为接下来的深入研究提出建议和展望。

关键词：T3航站楼；隧道；车致振动；时域；频域；振级

Abstract

The comprehensive communication hub which is integrated by metro, highway and railway has been widely developed, but the problem of comfortable degree has caused people's attention. Therefore, in this paper, we choose the T3 terminal at Wuhan Tianhe Airport as the research object, contrast the research results at home and abroad, use numerical simulation method system to study the vibration response of such structures. Specific content as follows:

1. Comprehensively discusses research status about the load of train and the vibration caused by track traffic to the surrounding buildings at home and abroad, analysis of the research problems in the current, and puts forward the research methods and content of this paper.

2. Using the large-scale element-finite analysis software ANSYS, analysis and select a typical section of the main structure in T3 terminal, then build a two-dimensional soil-tunnel-structure system.

3. Putting the train load on the particular loading point in the two-dimensional element-finite model, then get the acceleration of the mid span of floor slab and analysis the rules of time domain, frequency domain and vibration level.

Finally, coming to a conclusion based on the summary of the full text,putting forward suggestions and prospects for further research.

Key words: T3 terminal; tunnel; time domain; frequency domain; vibration level

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 列车振动荷载的研究现状 2

1.2.2 轨道交通所致周边建筑物振动的研究现状 3

1.3 存在的问题和本文所开展的研究工作 4

1.3.1 存在的问题 4

1.3.2 研究内容 5

第2章 列车荷载模拟和T3航站楼土体-隧道-上部结构整体二维模型的建立 6

2.1 列车荷载模拟 6

2.1.1 模拟方法 6

2.1.2 荷载模拟 6

2.2 工程概况 8

2.3 模型建立 9

2.3.1 选取计算区段 9

2.3.2 简化计算模型 10

2.3.3 土体的材料参数和尺寸 11

2.3.4 边界条件 12

2.3.5 选取单元类型 13

2.3.6 单元尺寸划分 13

2.3.7 土体-隧道-上部结构整体二维有限元模型 13

2.4 模态分析 14

2.5 本章小结 14

第3章 T3航站楼结构振动响应分析 15

3.1 结构动力计算 15

3.2 计算结果分析 15

3.2.1 结构振动时域分析 16

3.2.2 结构振动频域分析 21

3.2.3 结构振级分布 26

3.3 本章小结 30

第4章 结论和展望 31

4.1 结论 31

4.2 展望 31

参考文献 32

致谢 34

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着城市化进程的不断推进，一批高规格、高水平的综合交通枢纽正在不断兴建。近年来我国综合交通运输体系的发展得益于地下轨道交通系统的不断完善。地下轨道交通系统不仅有效的把人们出行中各个重要活动地点连接起来，实现了机场与市区的链接，同时也解决了许多大城市日益严重的交通拥堵问题。地下轨道交通系统在解决城市交通拥堵方面具有的显著优势体现在多方面。首先，其具有运输量大、舒适、便捷、准时的特点，能够运输大量的乘客，有效的减少地面的交通压力。其次，地铁能够不占或少占土地，有效地解决大城市土地资源紧缺的问题。地下轨道交通系统减少了对大气的污染，在环境保护方面同样具有优势。因此，集地下轨道交通系统为一体的大型综合交通枢纽得以在我国的北京、上海、天津、武汉、深圳等城市推广。如北京首都机场的三号航站楼（图1.1），建筑面积98.6万平方米，由主楼、国际候机廊和楼前交通系统构成；T3主楼包括地面地下共七层，其中一层为行李处理大厅，二层、三层分别为旅客到达大厅和国内旅客登机大厅，四层、五层为办票和餐饮。天津滨海国际机场的航站楼（图1.2），总建筑面积约为24.8万平方米，其中，T2航站楼为超长结构，长度为652m，宽度为395m；航站楼地上二层，局部设地下二层，地下面积约3.5万平方米；同时T2航站楼的地下负11m层为地下交通中心，拥有地铁2号线、京津城际铁路、出租等，使滨海新区和市区以及市区和北京间的交通更加便捷，实现了轨道交通、公路和铁路等多种交通方式的零距离换乘。